一种高速大功率柴油机用机油泵齿轮加工方法与流程

1.本发明属于机油泵齿轮加工技术领域，尤其是涉及一种高速大功率柴油机用机油泵齿轮加工方法。


背景技术：

2.机油泵是用来将机油箱的机油以一定的流量和压力送到柴油机各摩擦表面和冷却喷嘴，并将润滑后汇集到下曲轴箱的机油送回机油箱，保证机油在润滑系统内不断的进行循环。机油泵包括三组齿轮，一组供油齿轮，两组回油齿轮。所有齿轮组都位于泵体的同一平面上。机油泵的三组齿轮，由机油泵驱动轴和三个联动齿轮驱动。
3.近年来，多次发生机油泵中间驱动齿轮断齿的问题，故障机油泵驱动齿轮齿根部刀痕明显应力集中，中间驱动齿轮在受到双向交变载荷力作用下，造成机油泵驱动齿轮齿根应力集中部位产生疲劳裂纹，机油泵继续运转疲劳裂纹不断扩大，最终导致机油泵驱动齿轮在齿根处发生疲劳断裂。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在克服现有技术中上述问题的不足之处，提出一种高速大功率柴油机用机油泵齿轮加工方法。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种高速大功率柴油机用机油泵齿轮加工方法，包括以下步骤：
7.a.锻造毛坯；
8.b.毛坯正火；
9.c.车削加工；
10.d.滚齿加工；
11.e.插齿加工；
12.f.剃齿加工；
13.g.热处理；
14.h.磨削加工。
15.进一步的，步骤c、d、f中，中心距变动量为0.12mm，公法线变动量小于或等于0.028mm，并控制齿轮精度级为7级。
16.进一步的，步骤c、d、f中，通过五个芯轴对待加工齿轮进行定位，控制齿轮中心距变动量小于或等于0.06mm，且在滚齿加工和剃齿加工工序中所使用的芯轴每班次检查圆的跳动均小于或等于0.015mm。
17.进一步的，步骤d中，滚齿加工时垂直进给量为0.871mm/min，且分三刀加工，滚齿最后一刀余量0.3mm。
18.进一步的，步骤f中，剃齿加工时加工余量为0.04-0.07mm。
19.进一步的，步骤d中，滚齿加工工序中所用的滚齿刀修磨频次为每30件产品修磨一
次。
20.进一步的，步骤f中，剃齿加工工序中所用的剃齿刀修磨频次为每300件产品修磨一次。
21.进一步的，步骤g中，在进行热处理前后，均需进行100％全尺寸测量并留存记录。
22.进一步的，步骤d中，滚齿加工采用的滚刀刀尖跳动量为0.02mm，定位圆的跳动量为0.01mm。
23.进一步的，步骤g中，进行热处理时，装炉量控制在200件，并设置齿轮放置间隙；且在齿轮装炉时，在上下叠摞的每相邻两个齿轮之间放置一个隔环；氮化时每间隔1h记录一次氨气压力的监控情况；氮化后在同炉上、中、下三个位置随机各取一件齿轮进行硬度、氮化层深和化合层深的检查；齿轮出炉后进行油冷。
24.相对于现有技术，本发明具有以下优势：
25.本发明所述的高速大功率柴油机用机油泵齿轮加工方法有效改善齿轮根部应力集中和产品制造质量存在一致性差的现象，降低疲劳源产生的风险，提高装备质量可靠性，减少机油泵中间驱动齿轮断齿的风险。
具体实施方式
26.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
27.下面将结合实施例来详细说明本发明。
28.一种高速大功率柴油机用机油泵齿轮加工方法，包括以下步骤：
29.a.锻造毛坯；
30.b.毛坯正火，提高硬度，提高切削加工性能；
31.c.车削加工；
32.d.滚齿加工；
33.e.插齿加工；
34.f.剃齿加工；
35.g.热处理；
36.h.磨削加工。
37.步骤c、d、f中，中心距变动量为0.12mm，公法线变动量小于或等于0.028mm，并控制齿轮精度级为7级。
38.步骤c、d、f中，通过五个芯轴对待加工齿轮进行定位，控制齿轮中心距变动量小于或等于0.06mm，且在滚齿加工和剃齿加工工序中所使用的芯轴每班次检查圆的跳动均小于或等于0.015mm。
39.步骤d中，滚齿加工时垂直进给量为0.871mm/min，且分三刀加工，滚齿最后一刀余量0.3mm。
40.步骤f中，剃齿加工时加工余量为0.04-0.07mm，提高加工粗糙度。
41.步骤d中，滚齿加工工序中所用的滚齿刀修磨频次为每30件产品修磨一次。
42.步骤f中，剃齿加工工序中所用的剃齿刀修磨频次为每300件产品修磨一次。
43.步骤g中，在进行热处理前后，均需进行100％全尺寸测量并留存记录，确保尺寸符
合要求。
44.步骤d中，滚齿加工采用的滚刀刀尖跳动量为0.02mm，定位圆的跳动量为0.01mm。对90件加工过的驱动齿轮公法线变动量进行测量，调整前公法线变动量≤0.045，调整后公法线变动量≤0.03，可见，齿轮精度有所提高。
45.步骤g中，进行热处理时，装炉量控制在200件，并设置齿轮放置间隙，确保齿轮周围氮化气氛更加充足；且在齿轮装炉时，在上下叠摞的每相邻两个齿轮之间放置一个厚度为4mm的隔环，避免齿轮之间出现贴合，同时确保氮化氛围在齿轮周边更好的流动；氮化时每间隔1h记录一次氨气压力的监控情况；氮化后在同炉上、中、下三个位置随机各取一件齿轮进行硬度、氮化层深和化合层深的检查，样本量由1件试样增加到1件试样+3件本体，检测率提高5倍；齿轮出炉后进行油冷，避免因环境温度差异造成的冷却速度差异，导致齿轮质量一致性差，齿轮外观颜色为油黑色。
46.将生产出的齿轮装配到机油泵上后，需要进行试验，在台架进行性能试验时，试验时间为15min，回油组压力为0.4mpa，模拟整车工况试验，确保可靠性。
47.本方案细化了齿轮加工工艺规程，提高齿轮加工刀具的精度，刀具的加工数量及修磨次数，降低疲劳源产生的风险。保证齿轮制造精度等级及齿面与齿根部表面粗糙度，使机油泵齿轮传动更加平稳，工作更加可靠、工作效率提高。通过上述工艺方法加工的齿轮进行检验完全满足图样设计要求，经过整车试验机油泵性能良好，拆检机油泵齿轮完好，无异常磨损现象。
48.按照改进措施制造驱动齿轮，技术要求芯部硬度为25～30hrc，表面软氮化，表面硬度≥480hv10，扩散层≥0.35mm，化合层不小于10μm，经检测同一炉上、中、下3件产品的表面硬度、扩散层、化合层均符合要求；
49.采用改进后的齿轮装配5套机油泵，并进行编号，分别为：1#、2#、3#、4#、5#，随机抽取1台进行了柴油机400小时台架试验，经检查考核后的该驱动齿轮外观未出现异常磨损、齿面剥离、裂纹、掰齿等失效现象；对公法线尺寸测量与考核前的尺寸对比：1#齿轮、3#齿轮公法线变化最大0.01，2#齿轮公法线变化最大0.015，齿轮在柴油机400h运行中的磨损正常。并随机抽取1台机油泵随整车完成了4000公里实地跑车试验，在试验过程中未出现机油泵驱动齿轮断齿故障。
50.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种高速大功率柴油机用机油泵齿轮加工方法，其特征在于，包括以下步骤：a.锻造毛坯；b.毛坯正火；c.车削加工；d.滚齿加工；e.插齿加工；f.剃齿加工；g.热处理；h.磨削加工。2.根据权利要求1所述的一种高速大功率柴油机用机油泵齿轮加工方法，其特征在于：步骤c、d、f中，中心距变动量为0.12mm，公法线变动量小于或等于0.028mm，并控制齿轮精度级为7级。3.根据权利要求1所述的一种高速大功率柴油机用机油泵齿轮加工方法，其特征在于：步骤c、d、f中，通过五个芯轴对待加工齿轮进行定位，控制齿轮中心距变动量小于或等于0.06mm，且在滚齿加工和剃齿加工工序中所使用的芯轴每班次检查圆的跳动均小于或等于0.015mm。4.根据权利要求1所述的一种高速大功率柴油机用机油泵齿轮加工方法，其特征在于：步骤d中，滚齿加工时垂直进给量为0.871mm/min，且分三刀加工，滚齿最后一刀余量0.3mm。5.根据权利要求1所述的一种高速大功率柴油机用机油泵齿轮加工方法，其特征在于：步骤f中，剃齿加工时加工余量为0.04-0.07mm。6.根据权利要求1所述的一种高速大功率柴油机用机油泵齿轮加工方法，其特征在于：步骤d中，滚齿加工工序中所用的滚齿刀修磨频次为每30件产品修磨一次。7.根据权利要求1所述的一种高速大功率柴油机用机油泵齿轮加工方法，其特征在于：步骤f中，剃齿加工工序中所用的剃齿刀修磨频次为每300件产品修磨一次。8.根据权利要求1所述的一种高速大功率柴油机用机油泵齿轮加工方法，其特征在于：步骤g中，在进行热处理前后，均需进行100％全尺寸测量并留存记录。9.根据权利要求1所述的一种高速大功率柴油机用机油泵齿轮加工方法，其特征在于：步骤d中，滚齿加工采用的滚刀刀尖跳动量为0.02mm，定位圆的跳动量为0.01mm。10.根据权利要求1所述的一种高速大功率柴油机用机油泵齿轮加工方法，其特征在于：步骤g中，进行热处理时，装炉量控制在200件，并设置齿轮放置间隙；且在齿轮装炉时，在上下叠摞的每相邻两个齿轮之间放置一个隔环；氮化时每间隔1h记录一次氨气压力的监控情况；氮化后在同炉上、中、下三个位置随机各取一件齿轮进行硬度、氮化层深和化合层深的检查；齿轮出炉后进行油冷。

技术总结
本发明提供了一种高速大功率柴油机用机油泵齿轮加工方法，包括以下步骤：锻造毛坯；毛坯正火；车削加工；滚齿加工；插齿加工；剃齿加工；热处理；磨削加工。本发明有益效果：有效改善齿轮根部应力集中和产品制造质量存在一致性差的现象，降低疲劳源产生的风险，提高装备质量可靠性，减少机油泵中间驱动齿轮断齿的风险。险。


技术研发人员：代文惠 曹琳 刘志生 刘剑楠 姬治伟
受保护的技术使用者：山西柴油机工业有限责任公司
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/8/14